Un team internazionale di ricercatori dell'Università della California, Los Angeles e la Braunschweig University of Technology in Germania hanno sviluppato un approccio per migliorare di dieci volte la sensibilità dei microscopi a fluorescenza basati su smartphone rispetto ai microscopi palmari basati su telefoni cellulari precedentemente riportati. Questo è un importante sviluppo verso l'uso dei telefoni cellulari per l'indagine microscopica avanzata di campioni, rilevamento dei biomarcatori della malattia, monitoraggio delle condizioni croniche, e diagnostica e test molecolari in genere.

La fluorescenza è una delle modalità di rilevamento predominanti per strumenti diagnostici molecolari e test medici a causa della sensibilità e della specificità che consente. La microscopia basata su smartphone e le tecniche di rilevamento richiedono una maggiore sensibilità di rilevamento per consentire la quantificazione di concentrazioni estremamente basse di molecole bersaglio, Per esempio, biomarcatori del cancro, proteine ​​patogene o addirittura DNA. Perciò, questi recenti risultati sulla microscopia a fluorescenza avanzata utilizzando i telefoni cellulari sono particolarmente importanti per fornire un'elevata sensibilità, lettori mobili ed economici per test diagnostici molecolari, potenzialmente con impatto sulla salute globale e sulle applicazioni point-of-care.

Il miglioramento della sensibilità è stato ottenuto posizionando campioni fluorescenti su una sottile pellicola d'argento. Sebbene lo spessore del film d'argento sia di circa 2, 000 volte più sottile di un capello umano, è sufficiente aumentare la forza della luce di eccitazione, soprattutto in prossimità dei campioni fluorescenti. Ciò si ottiene accoppiando l'energia di un raggio ottico in onde plasmoniche (note come polaritoni plasmonici di superficie) che sono formate da oscillazioni di elettroni nel film d'argento. Questo miglioramento ottico basato sulla plasmonica ha portato a un microscopio a fluorescenza per telefoni cellulari conveniente che pesa circa 370 grammi, compreso lo smartphone, e ha ottenuto il rilevamento ripetibile di singoli punti quantici e un minimo di ~50-80 fluorofori per punto campione. Rispetto ai microscopi a fluorescenza da banco standard, questo dispositivo mobile è più di 20 volte più economico e leggero.

"Ora siamo in grado di rilevare alcune decine di fluorofori per ogni punto del campione utilizzando un microscopio tascabile a basso costo, abilitato da plasmonica e telefoni cellulari. Ciò creerà numerose opportunità per portare test molecolari e diagnostica avanzati per affrontare i problemi di salute globale, soprattutto nei paesi in via di sviluppo, " disse Aydogan Ozcan, che ha guidato il team di ricerca presso l'UCLA ed è professore di ingegneria elettrica e bioingegneria del Cancelliere e direttore associato del California NanoSystems Institute (CNSI).